2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  目錄</b></p><p>  1、前言··························

2、3;······························2</p><p>  2、 控制系統(tǒng)硬件的基本組成

3、····································2<

4、;/p><p>  2.1系統(tǒng)擴展································

5、··················2</p><p>  2.1.1 8031芯片引腳············&

6、#183;···························3</p><p>  2.1.2 數(shù)據(jù)存儲器的擴展··

7、83;····································&

8、#183;·6</p><p>  2.1.3 數(shù)據(jù)存儲器的擴展····························

9、83;············7</p><p>  3、控制系統(tǒng)軟件的組成及結(jié)構(gòu)··················

10、;·······················9</p><p>  3.1 監(jiān)控程序········&

11、#183;·································10</p><

12、;p>  3.1.1 系統(tǒng)初始化·································

13、83;············10</p><p>  3.1.2 命令處理循環(huán)··················

14、;························10</p><p>  3.1.3 零件加工程序(或作業(yè)程序)的輸入和編輯····&

15、#183;·················10</p><p>  3.1.4 指令分析執(zhí)行 ············&#

16、183;·······························10 </p>&l

17、t;p>  3.1.5 系統(tǒng)自檢·································

18、83;·············11</p><p>  3.2 數(shù)控機床控制系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)················&

19、#183;····················11</p><p>  3.2.1 子程序結(jié)構(gòu)··········

20、;····································

21、83;·12</p><p>  3.2.2 主程序加中斷程序結(jié)構(gòu)····························&#

22、183;·········12</p><p>  3.2.3 中斷程序結(jié)構(gòu)·····················

23、;·······················12</p><p>  4 、心會得體········&

24、#183;····································

25、;··········13</p><p>  5 、參考文獻·····················&

26、#183;··································14</p>

27、;<p><b>  1 、前言</b></p><p>  數(shù)控車床又稱數(shù)字控制(Numbercal control,簡稱NC)機床。它是基于數(shù)字控制的,采用了數(shù)控技術(shù),是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機床。它是由主機,CNC,驅(qū)動裝置,數(shù)控機床的輔助裝置,編程機及其他一些附屬設(shè)備所組成。數(shù)控機床控制系統(tǒng)的作用是使數(shù)控機床機械系統(tǒng)在程序的控制下自動完成預(yù)定的工作,是數(shù)控機床的主要組成

28、部分。</p><p>  2、控制系統(tǒng)硬件的基本組成</p><p>  數(shù)控機床控制系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成??刂葡到y(tǒng)在使用中的控制對象各不相同,但其硬件的基本組成是一致的??刂葡到y(tǒng)的硬件基本組成框圖如圖1所示。</p><p>  圖1 控制系統(tǒng)硬件基本組成框圖</p><p>  在圖1中,如果控制系統(tǒng)是開環(huán)控制系統(tǒng),則沒

29、有反饋回路,不帶檢測裝置。</p><p>  以單片機為核心的控制系統(tǒng)大多采用MCS-51系列單片機中的8031芯片單片機,經(jīng)過擴展存儲器、接口和面板操作開關(guān)等,組成功能較完善、抗干擾性能較強的控制系統(tǒng)。</p><p><b>  2.1系統(tǒng)擴展</b></p><p>  以8031單片機為核心的控制系統(tǒng)必須擴展程序存儲器,用以存放程序。

30、同時,單片機內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器容量較小,不能滿足實際需要,還要擴展數(shù)據(jù)存儲</p><p>  器。這種擴展就是配置外部存儲器(包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器)。另外,在單片機內(nèi)部雖然設(shè)置了若干并行I/O接口電路,用來與外圍設(shè)備連接,但當外圍設(shè)備較多時,僅有幾個內(nèi)部I/O接口是不夠的,因此,單片機還需要擴展I/O接口芯片。圖2為8031的引腳圖。</p><p>  圖 2 8031管腳圖&l

31、t;/p><p>  2.1.1 8031芯片引腳</p><p> ?。?)主電源引腳Vss和Vcc</p><p><b> ?、?Vss接地;</b></p><p> ?、?Vcc正常操作時為+5伏電源;</p><p> ?。?)外接晶振引腳XTAL1和XTAL2</p>&l

32、t;p> ?、?XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端,是外接晶體的一個引腳。當采用外部振蕩器時,此引腳接地。 </p><p>  ② XTAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當采用外部振蕩器時,此引腳接外部振蕩源。</p><p> ?。?)控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD,ALE , 和 Vpp</p><p> ?、?RS

33、T/VPD 當振蕩器運行時,在此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平(由低到高跳變),將使單片機復(fù)位,在Vcc掉電期間,此引腳可接上備用電源,由VPD向內(nèi)部提供備用電源,以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。</p><p>  ② ALE 正常操作時為ALE功能(允許地址鎖存)提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器,ALE 引腳以不變的頻率(振蕩器頻率的 )周期性地發(fā)出正脈沖信號。因此,它可用作對外輸出的時鐘,或用于定時目的。但要注

34、意,每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,將跳過一個ALE脈沖,ALE 端可以驅(qū)動(吸收或輸出電流)八個LSTTL電路。 對于EPROM型單片機,在EPROM編程期間,此引腳接收編程脈沖( 功能);</p><p> ?、?外部程序存儲器讀選通信號輸出端,在從外部程序存儲取指令(或數(shù)據(jù))期間, 在每個機器周期內(nèi)兩次有效。 同樣可以驅(qū)動八LSTTL輸入。</p><p>  ④ Vpp 、 Vpp為內(nèi)部

35、程序存儲器和外部程序存儲器選擇端。當 Vpp為高電平時,訪問內(nèi)部程序存儲器,當 Vpp 為低電平時,則訪問外部程序存儲器。</p><p>  2.1.2 程序存儲器的擴展</p><p>  MCS-51系列單片機的程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間是相互重疊的,存儲器尋址空間為64KB(0000H~0FFFFH),其中8051、8071片內(nèi)有ROM、EPROM,8031片內(nèi)不帶ROM。當片

36、內(nèi)ROM不夠或采用8031芯片時,用做程序存儲器的器件是EPROM和EEPROM(電擦除可編程存儲器)。MCS-51單片機擴展外部程序存儲器的硬件電路如圖3所示。</p><p>  圖3 MCS-51 單片機程序存儲器的擴展原理圖</p><p>  由于MCS-51單片機的P0口是分時復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線,因此,在進行程序存儲器擴展時,必須用地址鎖存器鎖存地址信號。通常地址鎖存器可使用

37、帶三</p><p>  態(tài)緩沖輸出的8位鎖存器74LS373或8282,也可以用帶清除端的8位鎖存器74LS273。當用74LS373作為地址鎖存器時,鎖存端G可直接與單片機的所存控制信號端ALE相連,在ALE下降沿進行地址鎖存。</p><p>  根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)對程序存儲器容量的不同要求,常用的擴展芯片包括EPROM2716(2KB*8)、2732A(4KB*8)、2764A(8KB*

38、8)、27128A(16KB*8)、27256(32KB*8)和27512(64KB*8)等。以上6種EPROM均為單一+5V電源供電,維持電流為35~40mA,工作電流為75~100mA,讀出時間最大為250ms,均有雙列直插式封裝形式。A0~A15是地址線,不同的芯片可擴展的存儲器容量的大小不同,因而提供高8位地址的P端口線的數(shù)量各不相同,故2716為A0~A10,27512為A0~A15;D0~D7是數(shù)據(jù)線;CE是片選線,低電平有

39、效;OE是數(shù)據(jù)輸出選通線;Vpp是編程電源;Vcc是工作電源;PGM是編程脈沖輸出端。</p><p>  根據(jù)圖2所示程序存儲器擴展的原理,以EPROM2764A和鎖存器74LS373為例對8031單片機進行程序存儲器擴展,其連接圖如圖4所示。</p><p>  圖4 8031擴展EPROM2764A的連接圖</p><p>  因為2764A是8KB容量的EP

40、ROM,故用到了13根地址線(A0~A12)。由于系統(tǒng)中只擴展一片程序存儲器EPROM,故可將片選端CE直接接地。同時,8031運行所需的程序指令來自2764A,要把其EA端接地;否則,8031將不會運行。</p><p>  2764芯片引腳的介紹如下:</p><p>  P0~P7:數(shù)據(jù)線,輸出。編程時代碼輸入; </p><p>  A0~A7:地址線,

41、輸入;</p><p> ?。浩x信號,低電平有效,輸入;</p><p> ?。鹤x信號,低電平有效,輸入;</p><p>  :編程脈沖輸入端,輸入;</p><p>  Vpp:編程電壓(典型值為12.5V);</p><p>  Vcc:電源(+5V);</p><p>  GND:接地

42、(0V);</p><p>  圖5 2764引腳圖</p><p>  EEPROM的主要特點是能在計算機系統(tǒng)中進行在線修改,并在斷電的情況下保持修改結(jié)果。因此,自從EEPROM問世以來,在智能化儀器儀表、控制裝置、開發(fā)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。常用的EEPROM有2817A(2KB)、2864A(8KB),其與單片機的連接和程序編程請參考相關(guān)資料。</p><p&g

43、t;  2.1.3 數(shù)據(jù)存儲器的擴展</p><p>  8031單片機內(nèi)部有128B的RAM存儲器。CPU對內(nèi)部的RAM具有豐富的操作指令。但在用于實時數(shù)據(jù)采集和處理時,僅靠片內(nèi)提供的128B的數(shù)據(jù)存儲器是</p><p>  遠遠不夠的,在這種情況下,可利用MCS-51的擴展功能擴展外部數(shù)據(jù)存儲器。圖6所示為單片機擴展外部RAM的電路原理圖。</p><p> 

44、 圖6 單片機擴展外部RAM的電路原理圖</p><p>  數(shù)據(jù)存儲器只使用WR、RD控制線而不用PSEN。正因為如此,數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器地址可完全重疊,均為0000H~FFFFH,但數(shù)據(jù)存儲器與I/O口及外圍設(shè)備是統(tǒng)一編制的,即任何擴展的I/O口及外圍設(shè)備均占用數(shù)據(jù)存儲器地址。圖6中,P0口為RAM的復(fù)用地址/數(shù)據(jù)線,P2口用于對RAM進行頁面尋址(根據(jù)其容量不同,所占用的P2端口不同),在對外部RAM

45、讀/寫期間,CPU產(chǎn)生RD/WR信號。</p><p>  在8031單片機應(yīng)用系統(tǒng)中,靜態(tài)RAM是最常用的,由于這種存儲器的設(shè)計無需考慮刷新問題,因而它與微處理器的接口很簡單。最常用的靜態(tài)RAM芯片有6116(2KB*8)和6264(8KB*8)。</p><p>  圖7所示為6264與8031的硬件連接圖。從圖中可知:6264的片選CS1接8031的P2.7,第二片選CS2接高電平,

46、保持一直有效狀態(tài)。因6264是8KB容量的RAM,故用到了13根地址線。</p><p>  對于圖7所示的線路,6264的地址范圍為6000H~7FFFH,共8KB。</p><p>  圖7 8031擴展6264的連接圖</p><p><b>  數(shù)據(jù)存儲器6264</b></p><p>  1)6264為24

47、腳雙列直插式器件,其引腳圖和邏輯符號圖如圖8所示。</p><p>  A0~A12:地址輸入線。</p><p>  D0~D7:雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線。</p><p> ?。浩x信號輸入線,低電平有效。</p><p>  CE2:片選信號輸入線,高電平有效,可用于掉電保護。</p><p>  :讀選通信號輸入線,低電

48、平有效。</p><p> ?。簩懺试S信號輸入線,低電平有效。</p><p> ?。汗ぷ麟娫措妷?+5V)。</p><p><b>  GND:電源地。</b></p><p>  圖8 6264引腳圖和邏輯符號圖</p><p>  2)6264芯片操作方式選擇如表1所示。</p

49、><p><b>  表1</b></p><p>  3.控制系統(tǒng)軟件的組成及結(jié)構(gòu)</p><p>  控制系統(tǒng)軟件是為完成數(shù)控機床的各項功能而編制的。由于各種數(shù)控機床所完成的功能和控制方法不同,其軟件在結(jié)構(gòu)和規(guī)模上也不盡相同。以單片機為核心的數(shù)控微機控制系統(tǒng)軟件,一般包括監(jiān)控程序、插補計算程序、伺服控制程序、誤差補償程序等。</p>

50、<p><b>  3.1 監(jiān)控程序</b></p><p>  監(jiān)控程序的作用是進行人機對話和檢測系統(tǒng)運行狀態(tài),可以說所有的數(shù)控機床都有這個程序,只是復(fù)雜程度不同而已。監(jiān)控程序一般應(yīng)具有系統(tǒng)初始化、命令處理循環(huán)、零件加工程序(或作業(yè)程序)的輸入和編輯、指令分析執(zhí)行、以及系統(tǒng)自檢等功能。</p><p>  3.1.1 系統(tǒng)初始化</p>

51、<p>  系統(tǒng)上電或復(fù)位后,系統(tǒng)軟件進行初始化處理,包括設(shè)置CPU的狀態(tài)、可編程I/O芯片的工作狀態(tài)、中斷方式,系統(tǒng)變量賦初值,設(shè)置輸出端口的初始值等。此外,還有系統(tǒng)軟、硬件的自檢。</p><p>  3.1.2 命令處理循環(huán)</p><p>  系統(tǒng)初始化后系統(tǒng)即進入命令處理程序,對于一般以單片機構(gòu)成的系統(tǒng),通常采用循環(huán)處理程序作為系統(tǒng)的主程序。在循環(huán)處理程序中,程序不斷地

52、掃描鍵盤及進行操作面板的操作,對此操作得來的數(shù)據(jù)進行分析后即根據(jù)相應(yīng)的操作命令轉(zhuǎn)入相應(yīng)的程序模塊。</p><p>  3.1.3 零件加工程序(或作業(yè)程序)的輸入和編輯</p><p>  零件加工程序可從鍵盤輸入,也可通過串行口通信輸入。輸入程序的功能就是讀入源程序,并經(jīng)數(shù)據(jù)處理(如將BCD碼轉(zhuǎn)換成二進制碼等操作),按規(guī)定的格式將其存入規(guī)定的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)。而編輯零件程序可看做一個鍵盤命令處

53、理程序,和鍵盤輸入可合為一體,即用于從鍵盤輸入新的零件加工源程序,又可在編輯狀態(tài)下,對已輸入的零件加工程序中的命令、數(shù)據(jù)進行編輯和修改。</p><p>  3.1.4 指令分析執(zhí)行</p><p>  微機控制系統(tǒng)對輸入的指令進行分析,并根據(jù)分析的結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的操作。如數(shù)控系統(tǒng)中的G功能、M功能、S功能、T功能和坐標的識別等。其中,G01為直線插補,G02為順時針圓弧插補,G03為逆時針

54、圓弧插補功能等;M輔助功</p><p>  能主要涉及主軸啟/停、切削液的開/關(guān)、工件夾緊/松開、加工啟/停等;F功能規(guī)定進給速率,S功能規(guī)定主軸轉(zhuǎn)速,T功能指定加工所用刀具等。</p><p>  3.1.5 系統(tǒng)自檢</p><p>  診斷程序用于檢測系統(tǒng)硬、軟件功能的正確性,找出系統(tǒng)故障的位置,并指出故障類型??刂葡到y(tǒng)不同,其診斷功能差別很大,但其診斷的原

55、理基本相同,即通過軟件對系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)或預(yù)置狀態(tài)進行檢測。如出現(xiàn)非正常情況,通過顯示、指示信號燈或蜂鳴聲給出故障信息。</p><p>  3.2 數(shù)控機床控制系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)</p><p>  一般數(shù)控機床控制系統(tǒng)中常用的軟件結(jié)構(gòu)有子程序結(jié)構(gòu)、主程序加中斷程序結(jié)構(gòu)以及中斷程序結(jié)構(gòu)。</p><p>  3.2.1 子程序結(jié)構(gòu)</p><p&g

56、t;  這種結(jié)構(gòu)一般用于較簡單的數(shù)控機床控制軟件,如經(jīng)濟型的數(shù)控系統(tǒng),其程序框圖如圖7所示。這種結(jié)構(gòu)嚴格按照順序執(zhí)行,運行時檢查條件,如條件滿足則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序。</p><p>  圖9 控制軟件程序框圖</p><p>  3.2.2 主程序加中斷程序結(jié)構(gòu)</p><p>  這種結(jié)構(gòu)的主程序是一循環(huán)程序,在運行過程中,實時中斷程序不斷插入,共同完成數(shù)控機床

57、的控制。其中,主程序也稱為后臺程序(背景程序),是系統(tǒng)的主控程序,由它完成系統(tǒng)的初始化等操作。中斷程序也稱為前臺程序,由它實現(xiàn)系統(tǒng)對實時有要求的功能,如對系統(tǒng)的伺服輸出、實時監(jiān)測等。</p><p>  3.2.3 中斷程序結(jié)構(gòu)</p><p>  在此類程序結(jié)構(gòu)中,主程序僅完成系統(tǒng)的初始化,初始化后系統(tǒng)即自動轉(zhuǎn)入中斷程序。系統(tǒng)的各種功能子程序均為不同優(yōu)先級別的中斷程序。整個系統(tǒng)軟件就是一

58、個大的中斷系統(tǒng),各級中斷的管理通過中斷服務(wù)程序間相互通信來完成。</p><p><b>  4 心得體會</b></p><p>  起初拿到這個題目我一籌莫展,根本不知從哪兒下手,后來看了指導(dǎo)老師給的課程設(shè)計指導(dǎo)書,才一點一點的往下做。這為期一周的課程設(shè)計,讓我把這四年來學(xué)的很多東西都用上了,比如微機原理及接口技術(shù),電工電子技術(shù),還有很多實驗課上老師講過的知識?;?/p>

59、顧起此課程設(shè)計,從理論到實踐,在這段日子里,可以說是苦多于甜,但是可以學(xué)到很多很多的東西,同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識,而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識是遠遠不夠的,只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為自己所用,進而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題,可以說得是困難重重,但可喜的是最終都得到了解決。

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